پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 419 |
| تعداد مقالات | 5,514 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,256,510 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,424,266 |
تاثیر مشخصات هندسی شمع بر پاسخ لرزه‌ای آن با استفاده از مدل‌سازی عددی غیرخطی سه‌بعدی | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 8، دوره 55، شماره 9، آذر 1402، صفحه 1863-1882 اصل مقاله (3 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2023.21398.7715 | ||
| نویسندگان | ||
| سید سجاد هادئی؛ محمدمهدی احمدی* | ||
| دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| رفتار سیستم خاک - شمع تحت بار لرزه‌ای، وابسته به عوامل متعددی است. این عوامل را می‌توان به سه دسته اصلی شامل مشخصات هندسی شمع، مشخصات مکانیکی خاک اطراف شمع و نیز ویژگی‌های بارگذاری لرزه‌ای طبقه‌بندی نمود. هدف تحقیق حاضر بررسی تاثیر مشخصات هندسی شمع بر پاسخ سیستم خاک-شمع با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی محیط خاک تحت بار لرزه‌ای است. بدین منظور، مطالعه عددی سه‌بعدی کاملا غیرخطی در حوزه زمان با استفاده از نرم‌افزار تفاضل محدود FLAC3D صورت گرفت. تمرکز مقاله حاضر بر روی پاسخ دینامیکی شمع شناور منفرد مدفون در خاک رسی بوده و مطالعه پارامتریک برای بررسی تاثیر مشخصات هندسی شمع در پاسخ آن صورت گرفته است. به منظور در نظر گرفتن رفتار غیرخطی خاک تحت بار لرزه‌ای، مدل رفتاری الاستوپلاستیک برای محیط خاک اعمال شد و هم‌چنین با اعمال تابع کاهش مدول برشی خاک با افزایش کرنش برشی، کاهش سختی خاک تحت بار لرزه‌ای شبیه‌سازی شد. نتایج این تحقیق نشان دادند که با افزایش قطر شمع، مقدار لنگر خمشی بیشینه ایجاد شده در شمع تحت بار لرزه‌ای به صورت قابل توجهی افزایش می‌یابد و این افزایش متناسب با توانی از قطر شمع است. هم‌چنین بررسی نتایج آنالیزهای عددی صورت گرفته نشان داد که تاثیر طول شمع بر بیشینه لنگر خمشی ایجاد شده در شمع چندان قابل توجه نیست؛ اما پارامتر طول شمع تاثیر قابل توجهی بر شکل دیاگرام توزیع لنگر خمشی در شمع و نیز مکان رخداد لنگرخمشی بیشینه دارد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| اندرکنش شمع-خاک رسی؛ مدل‌سازی عددی سه‌بعدی؛ رفتار غیرخطی خاک؛ تحلیل در حوزه زمان؛ مشخصات هندسی شمع | ||
| موضوعات | ||
| اندرکنش خاک و سازه؛ پی های عمیق و ریز شمع ها؛ روش های عددی؛ ژئو تکنیک لرزه ای | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Nonlinear Three-Dimensional Numerical Study of Pile Seismic Behavior: Effect of Pile Geometrical Parameters | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Sadjad Hadei؛ Mohammad Mehdi Ahmadi | ||
| Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The behavior of soil-pile systems subjected to earthquake loading depends on many parameters. These parameters can be categorized into three main groups: geometrical parameters of the pile, soil mechanical properties, and loading characteristics. The purpose of this study is to investigate the effect of pile geometrical parameters on the seismic response of soil-pile systems considering soil nonlinear behavior. To this aim, a set of fully nonlinear three-dimensional analyses in the time domain was conducted using the finite difference computer program FLAC3D. The focus of the paper is on the seismic response of the floating single pile embedded in clayey soil and the parametric study was performed to investigate the effect of pile geometrical parameters on its seismic response. To consider soil nonlinear behavior during seismic events, an elastoplastic constitutive law was applied to the soil medium. Also, soil shear modulus reduction with the increase in soil shear strain level was simulated. The results of this study showed that an increase in pile diameter causes an increase in the maximum kinematic bending moment. This increase is proportional to the pile diameter powered by a value. Also, the results showed that effect of pile length on the magnitude of maximum bending moment in pile was not significant. However, the shape of the bending moment distribution diagram and location of the maximum bending moment are strongly affected by pile length. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Clayey soil-pile interaction, 3D Numerical modeling, Soil nonlinear behavior, Analyses in the time domain, Pile geometrical parameters | ||
| مراجع | ||
|
[1] K. Tokimatsu, H. Suzuki, M. Sato, Effects of inertial and kinematic interaction on seismic behavior of pile with embedded foundation, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 25 (2005) 753–762. [2] L. De Sanctis, R. M. S. Maiorano, S. Aversa, A method for assessing kinematic bending moments at the pile head, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 39(10) (2010) 1133–1154. [3] A. Asadi, M. Sharifipour, K. Ghorbani, Numerical Simulation of Piles Subjected to Lateral Spreading and Comparison with Shaking Table Results, Civil Engineering Infrastructures Journal, 50(2) (2017) 277-292. [4] G. A. L. Jiménez, D. Dias, O. Jenck, Effect of the soil–pile–structure interaction in seismic analysis: case of liquefiable soils, Acta Geotechnica, 14(5) (2019) 1509-1525. [5] K. Chatterjee, D. Choudhury, V. D. Rao, H. G. Poulos, Seismic response of single piles in liquefiable soil considering P-delta effect, Bulletin of Earthquake Engineering, 17(6) (2019) 2935-2961. [6] D. Forcellini, Numerical simulations of liquefaction on an ordinary building during Italian (20 May 2012) earthquake, Bulletin of Earthquake Engineering, 17(9) (2019) 4797-4823. [7] Y. Wang, R. P. Orense, Numerical analysis of seismic performance of inclined piles in liquefiable sands, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 139 (2020): 106274. [8] A. Kavand, A. Sadeghi Meibodi, 3-Dimensional Numerical Modelling of Pile Group Response to Liquefaction-induced Lateral Spreading, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52(5) (2020) 1061-1078. [9] H. R. Saba, M. Salehi, M. Baniasadi, Effect of the Pile & Cap Connection Type in Liquefiable Sand, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(1) (2021) 411-418. [10] A. Asgari, F. Ranjbar, H. Akbarzadeh Bengar, Using Pile Group to Mitigate Lateral Spreading in Uniform and Stratified Liquefiable Sand Strata: Three-Dimensional Numerical Simulation, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(7) (2021) 3067-3086. [11] K. B. Ladhane, V. A. Sawant, Effect of pile group configurations on nonlinear dynamic response, International Journal of Geomechanics, 16(1) (2016): 04015013. [12] F. Dezi, H. Poulos, Kinematic bending moments in square pile groups, International Journal of Geomechanics, 17(3) (2017): 04016066. [13] R. Saha, S. C. Dutta, S. Haldar, S. Kumar, Effect of soil-pile raft-structure interaction on elastic and inelastic seismic behavior, Structures, 26 (2020) 378-395. [14] J. Wu, K.Wang, M. H. El Naggar, Dynamic soil reactions around pile-fictitious soil pile coupled model and its application in parallel seismic method, Computers and Geotechnics, 110 (2019) 44-56. [15] M. Zhang, C. Zhao, C. Xu, Lateral dynamic response of pile group embedded in unsaturated soil, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 142 (2021): 106559. [16] P. Wang, Y. Xu, X. Zhang, A substructure method for seismic responses of offshore wind turbine considering nonlinear pile-soil dynamic interaction, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 144 (2021): 106684. [17] Y. Huang, P. Wang, M. Zhao, C. Zhang, X. Du, Dynamic responses of an end-bearing pile subjected to horizontal earthquakes considering water-pile-soil interactions, Ocean Engineering, 238 (2021): 109726. [18] A. S. Hokmabadi, B. Fatahi, B. Samali, Assessment of soil–pile–structure interaction influencing seismic response of mid-rise buildings sitting on floating pile foundations, Computers and Geotechnics, 55 (2014) 172-186. [19] L. Su, H. P. Wan, Y. Dong, D. M. Frangopol, X. Z. Ling, Seismic fragility assessment of large-scale pile-supported wharf structures considering soil-pile interaction, Engineering Structures, 186 (2019) 270-281. [20] K. J. Bentley, M. H. El Naggar, Numerical analysis of kinematic response of single piles, Canadian Geotechnical Journal, 37 (2000) 1368–1382. [21] Y. Cai, P. Gould, C. Desai, Nonlinear analysis of 3D seismic interaction of soil–pile–structure systems and application, Engineering Structures, 22(10) (2000) 191-199. [22] B. K. Maheshwari, K. Z. Truman, P. L. Gould, M. H. El Naggar, Three-dimensional nonlinear seismic analysis of single piles using finite element model: effects of plasticity of soil, International Journal of Geomechanics, 5(1) (2005) 35-44. [23] B. K. Maheshwari, K. Z. Truman, M. H. El Naggar, P. L. Gould, Three-dimensional finite element nonlinear dynamic analysis of pile groups for lateral transient and seismic excitations, Canadian Geotechnical Journal, 41(1) (2004) 118-133. [24] M. M. Ahmadi, M. Mashinchian, S. Hadei, Parametric Study of Kinematic Interaction in Pile-Cohesive Soil under Dynamic Loads, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(7) (2021) 2765-2780. [25] Itasca, FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions), Version 3.0, Itasca Consulting Group, 2002, Mineapolis, Minnesota, USA. [26] J. E. Bowles, Foundation Analysis and Design, McGraw-Hill, 1996, New York, USA. [27] M. Mucciacciaro, S. Sica, Nonlinear soil and pile behaviour on kinematic bending response of flexible piles, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 107 (2018) 195-213. [28] J. Sun, R. Golesorkhi, H. B. Seed, Dynamic moduli and damping ratio for cohesive soils, 1988, University of California Berkeley-Earthquake Engineering Research Center. [29] S. L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice-Hall, 1996, Upper Saddle River, New Jersey, USA. [30] A. Sanaeirad, A. Gholaminejad, Factors effecting the kinematic bending moment in the piles group, Sharif Journal of Civil Engineering, 32.2(3.2) (2016) 85-94 (in Persian). [31] S. Nikolaou, G. Mylonakis, G. Gazetas, T. Tazoh, Kinematic pile bending during earthquakes: analysis and field measurements, Geotechnique , 51(5) (2001) 425–440. [32] R. M. S. Maiorano, L. De Sanctis, S. Aversa, A. Mandolini, Kinematic response analysis of piled foundations under seismic excitation, Canadian Geotechnical Journal, 46(5) (2009) 571-584. [33] G. Mylonakis, R. Di Laora, A. Mandolini, The role of pile diameter on earthquake-induced bending, Perspectives on European Earthquake Engineering, Springer, 2014, 533-556. [34] M. Kavvadas, G. Gazetas, Kinematic seismic response and bending of free-head piles in layered soil, Geotechnique, 43(2) (1993) 207-222. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 379 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 698 |
||